页岩气吸附规律研究

页岩的吸附解吸行为是页岩气藏含气量评价和高效开发的基础。利用自主研发的页岩气高温高压吸附实验装置,对四份鄂尔多斯盆地南部延长组页岩样品进行了高温高压吸附实验,得到了四份样品65℃下、最高压力达25 MPa的吸附等温线。采用修正的朗格缪尔(Langmair)模型对吸附等温线进行拟合,并对拟合结果进行分析。研究表明:页岩样品具有较高的吸附气能力,饱和吸附量为0.04~0.14 mmoL/g。采用修正的朗格缪尔模型可以较好地拟合页岩高压吸附等温线,拟合系数达0.99以上。页岩有机碳含量与吸附气量具有正相关性,有机碳含量越高,吸附气量越大。未发现黏土含量与吸附气量的关系。     

改性沸石作为BAF填料处理生活污水的研究

沸石分子筛因其特殊的结构特性对氨氮具有较高的吸附性能.将天然斜发沸石在250℃下高温改性,并用于含氨氮溶液的等温吸附处理,获得了在不同氨氮初始质量浓度下的改性沸石等温吸附曲线.根据朗格缪尔吸附理论拟合得到改性沸石的等温吸附方程1/qe=7.589 86/Ce+0.137 39,并求得其对氨氮的理论最大吸附量qm为7.278 6 mg/g.通过对沸石曝气生物滤池系统在不同水力负荷和气水比条件下的运行研究,总结出改性斜发沸石作为曝气生物滤池工艺的最佳水力负荷为0.15～0.25m3/(m2.h),气水比为20∶1.     

单宁酸在疏水性微塑料/水界面上的吸附

为理解水环境中新污染物微塑料对溶解性天然有机质的吸附作用，以单宁酸为天然有机质的模型化合物，考察了聚丙烯(PP)、聚甲醛(POM)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)5种疏水性微塑料对水相中单宁酸吸附的动力学和等温线.实验结果表明，吸附在8 d内达到表观平衡，吸附过程可以很好地用假二级吸附动力学模型描述，吸附等温线更符合朗格缪尔吸附等温模型(质量浓度范围为10～150 mg/L),单宁酸在微塑料/水界面的吸附为单分子层吸附.具有非极性表面的PP、PS和PVC对单宁酸吸附的朗格缪尔吸附亲和力常数(0.070～0.115 L/mg)大于具有弱极性表面的POM和PET(0.042～0.045 L/mg),这主要是由于不同微塑料表面疏水性的差异，而非不同微塑料与单宁酸之间相互作用的差异.     

低煤级煤平衡水条件下的吸附实验研究

基于13个低煤级煤样平衡水条件下的高压等温吸附实验，分析了低煤级煤的朗格缪尔常数与平衡水分、煤级、显微煤岩组分、比孔容和比表面积之间的关系，揭示了低煤级煤的吸附特征与中、高煤级煤之间的差异，探讨了低煤级煤的吸附机理。     

低煤级煤平衡水条件下的吸附实验

基于13个镜质组最大反射率小于0.65％的低煤级煤样平衡水条件下的高压等温吸附实验，分析了低煤级煤的朗格缪尔常数与平衡水分、煤级、显微煤岩组分、比孔容和比表面积之间的关系，揭示了低煤级煤的吸附特征与中、高煤级煤之间的差异，探讨了低煤级煤的吸附机理。     

修正的页岩气等温吸附模型

针对Langmuir 等温吸附方程及修正的双朗格缪尔模型（D-Langmuir）在研究非均质吸附介质页岩等温吸附 时,对实验数据拟合精度及稳定性不高的问题,展开了新的等温吸附方程研究,研究中将吸附系统内不同吸附介质 的吸附特征转化为系统内压力的实际作用效果,对D-Langmuir 模型进行压力修正,得到新的、适用于多吸附介质的 P-Langmuir 等温吸附模型。将以上模型应用于渝东南渝页1 井共21 个样品的等温吸附实验数据的拟合,结果表明： Langmuir 模型平均误差在-0.012 0～80.021 2 m3/t;D-Langmuir 模型平均误差在-0.003 64～0.021 20 m3/t;P-Langmuir 等温吸附模型相关系数的平方0.992 5≤R2≤0.999 8,平均误差在-0.003 25～0.003 21 m3/t,相比于Langmuir 方程及 D-Langmuir 方程,P-Langmuir 模型拟合精度更高,稳定性更好,对更准确地评价页岩吸附气量具有一定的实际意义。     

沸石分子筛对甲醛气体吸附性能的研究

对5A,ZSM-5,10X,13X型沸石分子筛吸附甲醛的性能进行了研究,发现10X沸石对甲醛的吸附量较高,穿透时间延长. 用低温氮气(77.4 K)吸附法测定了各样品吸附等温线,用密度函数理论计算出各样品的孔径分布. 推知沸石的孔径和沸石骨架中的阳离子对提高甲醛的吸附性能起了主要作用. 分析了浓度对吸附效果的影响和10X分子筛活化后重复使用的情况. 结果表明10X沸石对4 mg/m3的低浓度甲醛气体在较长时间内去除效率在90%以上;重新活化后,仍有良好的吸附能力,可以重复使用.     

膨润土及其碱熔活化产物对锶的吸附行为

以膨润土为主要原料,碱熔制备A沸石,结合静态吸附实验,研究膨润土、A沸石对溶液中锶的吸附以及吸附过程中动力学和热力学. 结果表明,膨润土、沸石对Sr2+的吸附能力受初始浓度影响,膨润土、沸石在吸附过程中的规律趋势大致相同. 膨润土和沸石对Sr2+的等温吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,吸附机制为单分子层的阳离子交换吸附.膨润土和沸石对Sr2+的吸附机制相似,其动力学吸附过程为化学反应控制的拟二级动力学吸附过程. 对吸附前后的膨润土、沸石进行XRD、SEM表征分析,膨润土、沸石在酸性溶液中进行吸附不会对自身骨架结构产生严重破坏或影响. A沸石对Sr2+的吸附量约为膨润土的3.9倍,表现出比膨润土更优秀的吸附能力.     

基于氮磷废水处理的沸石多孔吸附材料制备

以改性沸石粉体为原料,采用添加黏结剂和造孔剂方法制备多孔颗粒沸石,重点研究了黏结剂种类、用量、造孔剂种类和用量,水添加量等对颗粒沸石散失率及吸附氨氮、磷酸盐性能的影响.结果表明:聚乙烯醇(PVA)黏结效果优于水泥和羧甲基纤维素钠(CMC),造孔剂碳酸氢钠相比较活性炭效果更佳.扫描电镜(SEM)结果发现添加碳酸氢钠后,颗粒沸石孔径增大,孔隙结构得到明显改善.在改性沸石粉体中添加1.2%PVA、4%碳酸氢钠、40%水制备所得颗粒型沸石散失率为0,且具有较高氮磷吸附性能,对水中氨氮、磷酸盐的去除率高达88.55%和83.11%.吸附动力学实验表明,多孔颗粒型沸石对氮磷的吸附更加符合拟二级动力学模型.     

煤层气单井开采数值模拟的研究

对煤层气的流动机理进行了分析。结果表明 ,煤层中的甲烷气主要以吸附的方式储集在煤基质中 ,煤层割理系统提供渗流通道。煤层气在煤基质中的吸附遵循朗格缪尔等温方程 ;煤层气由煤基质向割理系统的扩散遵循Fick第一定律 ;煤层气在割理系统的流动遵循达西定律。借鉴美国现有模型 ,结合我国现场实际情况 ,建立了二维煤层气垂直井的非平衡拟稳态井底渗流数学模型。现场实例模拟计算表明 ,该模型能够用于煤层气单井数值模拟。     

不同表面吸附中心上微分吸附热曲线的模拟

考察了一种气体吸附质同时在多种吸附中心上吸附时的吸附热和吸附量，在固体催化剂由两种吸附中心组成且均为Langmuir理想吸附的情况下，讨论了气体在固体催化剂表面吸附的微分吸附热表面覆盖度变化的各种可能形状，并模拟了乙烯在Pt/SiO2催化剂上的实验吸附热曲线。     

硅藻土对腐殖酸的吸附动力学研究

利用准一级动力学模型、准二级动力学模型、Elovich模型和双常数模型对硅藻土吸附腐殖酸进行动力学拟合,利用Langmuir、Freundlich、Temkin和Koble-Corrigan模型对硅藻土吸附腐殖酸进行热力学研究.动力学研究结果表明,与其他模型相比,线性准二级动力学模型更适合于描述硅藻土对腐殖酸的吸附,该吸附反应为化学吸附;热力学研究表明,Langmuir方程更加适合描述硅藻土对腐殖酸的吸附行为,ΔH0为正值,表明该吸附反应为吸热反应,ΔG0为负值,表明该吸附过程可自发进行.     

ZSM-5分子筛对水中苯胺吸附的动力学探讨

以ZSM-5分子筛作为吸附剂处理苯胺废水,实测了分子筛用量、吸附时间、溶液pH和温度对苯胺吸附效率的影响,并对其吸附动力学进行探讨。用Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevick模型对吸附等温线进行拟合,发现Langmiur、Freundlich吸附等温式能很好描述吸附规律。吸附动力学过程更符合准二级动力学模型。     

超临界CO2中SBA-15对无机盐吸附的动力学

研究超临界环境中物质在吸附剂颗粒中的动力学行为十分关键．用Langmuir吸附模型、修正的Langmuir等温吸附模型及Freundlich吸附模型对实验数据进行了拟合,结果表明这3个模型都能较好地拟合超临界CO2中介孔基材SBA-15对前驱物AgNO,和Cu（NO3）2的吸附,其中Freundlich模型拟合误差最小．在此基础上,建立了基材颗粒内部吸附动力学模型,基于质量平衡微分方程,使用Polymath软件对吸附的平衡浓度及平衡时间进行模拟,与实验测定结果吻合良好．采用修正的Langmuir模型拟合吸附量与浓度的关系,结合动力学模型进行模拟计算可以较好地描述介孔氧化硅在超临界氛围中对无机盐的吸附行为．     

Adsorption of rhodamine B from aqueous solution onto heat-activated sepiolite

The heat-activated sepiolite, which was prepared using sepiolite by thermal treatment at different temperatures, was used as an absorbent for the removal of rhodamine B (RhB) from aqueous solutions. The structure and morphology of the as-prepared samples were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) techniques, respectively. The adsorption capacity of RhB onto the heat-activated sepiolite has been examined with pH, adsorbent dosage, contact time, initial dye concentration, and temperature. Kinetic studies showed that the equilibrium was attained within 40 min, and the kinetic data were well described by the pseudo-second-order kinetic model. Besides, the experimental data (R ²>0.999) fitted the Freundlich model better than the Langmuir model. The as-prepared sample showed higher adsorption capacity (8.33 mg/g) for the removal of RhB than that of sepiolite, which could be attributed to more adsorption sites caused by appropriate heat treatment. The adsorbent can be well regenerated by calcination at 400 °C for 2 h and regenerated sepiolite did not exhibited significant loss of adsorption activity after five recycles.     

不同环境条件下粉煤灰吸附铅离子效率对比研究

以粉煤灰为吸附材料,利用硝酸铅试剂模拟含铅离子废水,探讨了吸附时间、pH、温度、投灰量、离子浓度5个因素对粉煤灰吸附铅离子效率的影响,并拟合出不同条件下的最佳吸附模型.单因素分析结果表明,当实验条件分别为吸附时间90min、pH=6.0、温度50℃、投灰量5.0g、离子浓度30mg/L时吸附效果最好,吸附效率均超过98%.吸附时间、pH值、投灰量3种影响因子所建立的粉煤灰吸附铅离子方程均以二次多项式表示为最佳,回归系数R~2均超过0.83,而温度和离子浓度所建立的方程中,前者以三次多项式精度最高,R~2可达0.86;后者则以对数形式拟合最好,R~2为0.93.实验中拟合粉煤灰吸附铅离子过程Langmuir模型的R~2比Freundich模型的R~2大0.602,所以其更适用于Langmuir单分子层吸附模型.     

燃煤烟气在13X分子筛上的吸附行为与热力学分析

采用静态容积法测定SO2,NO,CO2,N2和O2在13X分子筛上的吸附等温线,通过Langmuir,Sips和Toth等温方程进行拟合。研究结果表明:Sips具有较好的拟合效果。在烟气温度为75℃下,SO2,NO,CO2,N2和O2的饱和吸附量分别为:65,49,869,154和105μmol/g。由等量吸附热的计算表明:吸附热均随吸附量的升高而增大,SO2,NO,CO2,N2和O2的最大吸附热分别为:-9.35,-12.93,-31.96,-29.38和-25.09 kJ/mol。运用负载比关联模型预测5种气体的竞争吸附行为发现:多组分竞争吸附导致SO2,NO和CO2吸附量降为单组分气体吸附量的一半。在常压吸附真空解吸下可实现SO2,NO和CO2富集的体积分数为8.3%,2.9%和51.0%。     

改性硅藻土对重金属离子的吸附规律

 利用CaCO3对硅藻土矿物进行改性. 研究结果表明: 单组分体系中CaCO3改性的硅藻土对Cu2+,Pb2+,Cd2+和Zn2+的吸附动力学规律均符合伪二阶动力学模型, 吸附热力学规律符合Langmuir模型; 在混合组分体系中, Pb2+,Cd2+和Zn2+的吸附速率降低, Cu2+的吸附速率增加, 对金属离子的吸附动力学规律仍然符合伪二阶动力学模型, 但对金属离子的吸附量均明显降低, 仅Pb2+的吸附热力学规律符合Langmuir模型.     

L-酪氨酸和L-苯丙氨酸双组分吸附平衡研究

研究了L-酪氨酸和L-苯丙氨酸在732树脂上的单组分和双组分吸附平衡.对单组分吸附,分别采用Fre-undlich和Langmuir模型拟合吸附平衡数据.对双组分吸附平衡,扩展的Freundlich模型的预测精度明显优于IAS和LCA模型,而后2者的精度相当.双组分吸附行为表明,L-苯丙氨酸在该双组分吸附系统中是强吸附质.所得到的模型为双组分竞争吸附动力学过程的数学建模与数值模拟研究提供参考.